北海道札幌市中央区の桑園駅から樺戸郡新十津川町の新十津川駅までを結び、函館本線にほぼ並行して石狩川右岸を通っている。
以前は留萌本線沼田駅まで運行されていたためこの名が付いていた。
学園都市線という愛称が有る。
2012年6月1日に桑園駅から北海道医療大学駅間が電化された。
同年10月、完全電化開業
これまでは、一部の列車は函館線江別駅まで直通運転していたが電化開業後は、千歳線に変更し始発列車は快速エアポートてして、新千歳空港まで直通運転している。[札沼線内は、普通列車] 又、最終列車は、千歳まで直通運転している。